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近日，西安電子科技大學(xué)（以下簡稱“西電”）生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院陳雪利教授團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究成果，登上了國際期刊《細(xì)胞》子刊《細(xì)胞報(bào)告醫(yī)學(xué)》。這項(xiàng)研究直面急性白血病診斷中一道棘手的臨床難題——如何實(shí)現(xiàn)微量樣本下的快速精準(zhǔn)識別？

要知道，腦脊液中的異常白血病細(xì)胞往往極其稀少，傳統(tǒng)檢測方式極易“漏網(wǎng)”。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的融合深度學(xué)習(xí)與表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）的智能診斷平臺，給出了新的可能：僅需不足0.5微升的樣本，短短5分鐘內(nèi)，即可完成對急性白血病的高精度篩查與分型診斷，準(zhǔn)確率最高達(dá)96.13%。

這不僅是一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的突破，更預(yù)示著白血病，尤其是兇險(xiǎn)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血病診斷，或?qū)⒂瓉硪槐碌摹肮庾V學(xué)利器”。

打開精準(zhǔn)檢測之門

這項(xiàng)研究的起點(diǎn)，始于2021年一次跨學(xué)科的對話。

陳雪利回憶道：“當(dāng)時與華西醫(yī)院檢驗(yàn)科醫(yī)生交流時，他們提到白血病細(xì)胞侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后，會像‘種子’黏附于‘土壤’般牢牢貼在腦膜血管壁上，導(dǎo)致腦脊液中游離的異常細(xì)胞數(shù)量很少，這使得常規(guī)細(xì)胞學(xué)或流式檢測容易出現(xiàn)假陰性或漏診，這給診斷帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。”

這一臨床難題，激發(fā)了團(tuán)隊(duì)的攻關(guān)決心，但實(shí)施起來卻面臨兩大技術(shù)壁壘：一是如何從微量臨床樣本中，“看清”有效的疾病信號；二是如何從海量的光譜數(shù)據(jù)中，“認(rèn)準(zhǔn)”屬于疾病的“指紋”。

針對“看不清”的難題，團(tuán)隊(duì)引入了表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)這把“放大鏡”。西電生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授張東杰解釋道：“SERS技術(shù)能通過入射光與貴金屬納米結(jié)構(gòu)相互作用，將拉曼信號放大數(shù)百萬倍，同時具有特異性好、樣品需求少、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?！眻F(tuán)隊(duì)還仿照“豬籠草”結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出一種超疏水滑移基底，可將微小液滴快速聚集濃縮，將檢測樣本量壓縮至0.5微升以下，全過程不超過5分鐘。

信號被放大后，如何從復(fù)雜背景中“認(rèn)準(zhǔn)”疾病特征？團(tuán)隊(duì)為智能系統(tǒng)打造了一雙“慧眼”——一個基于“多特征融合”的深度學(xué)習(xí)解析模型。張東杰說：“我們?nèi)诤弦痪S光譜與二維圖像特征，既能提取光譜強(qiáng)度、半高寬，也能捕捉位置、對稱性和局部空間信息，讓模型擁有更立體的‘視覺’，從而作出更精準(zhǔn)判斷。”

憑借“放大鏡”增強(qiáng)信號與“慧眼”識別特征的雙重突破，全新的AI-SERS智能診斷平臺得以構(gòu)建。在急性白血病篩查任務(wù)中，系統(tǒng)準(zhǔn)確率達(dá)96.13%；在不同亞型區(qū)分、基因異常判別等高難度診斷中，準(zhǔn)確率均超過91%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

織就可靠臨床證據(jù)網(wǎng)

優(yōu)異的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過嚴(yán)格、廣泛的臨床驗(yàn)證，才能真正獲得走向臨床的“通行證”。

這是一場跨越五家醫(yī)療與科研機(jī)構(gòu)的協(xié)同“接力賽”。西電團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)技術(shù)攻堅(jiān)與核心算法開發(fā)，而四川大學(xué)華西醫(yī)院、西安大興醫(yī)院、山東大學(xué)齊魯醫(yī)院、山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院等合作單位，則承擔(dān)了至關(guān)重要的臨床樣本采集與大規(guī)模獨(dú)立驗(yàn)證工作。

“起步時，我們只有一個中心的樣本?！标愌├锌?，“但要證明方法的普適性和可靠性，必須有多中心、多樣本的數(shù)據(jù)支持。幸運(yùn)的是，當(dāng)我們展示出初步成果后，后續(xù)加入的醫(yī)院伙伴們給予了我們毫無保留的信任和支持?！?/p>

最終，研究納入了392份腦脊液樣本、近20000條光譜數(shù)據(jù)。其中，來自120名患者的6000多條光譜被用于嚴(yán)格的外部獨(dú)立驗(yàn)證。這張由多方共同織就的臨床驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)，為研究成果的可靠性奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

目前，該項(xiàng)研究已展現(xiàn)出成為“液體活檢光譜學(xué)輔助診斷平臺”的潛力。但走向臨床應(yīng)用還需完成試劑盒定型、大規(guī)模臨床試驗(yàn)等醫(yī)療器械注冊環(huán)節(jié)?！拔覀兿Ｍ罱K能發(fā)展成一項(xiàng)獨(dú)立、快速的光譜學(xué)診斷工具。”西電生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授曾琦說。

“除了白血病，我們在腦膠質(zhì)瘤、宮頸癌、干眼癥等疾病的檢測上也看到了曙光?！标愌├枥L了團(tuán)隊(duì)的藍(lán)圖，“未來，或許只需一滴體液，就能實(shí)現(xiàn)多種疾病的快速、無創(chuàng)早期篩查?！?/p>

下一步，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深入探索“指紋”光譜背后的生物學(xué)含義，推動檢測設(shè)備向小型化、集成化、低成本化發(fā)展?！拔覀兿Ｍㄟ^‘樣本進(jìn)、結(jié)果出’的全自動系統(tǒng)，讓這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，真正惠及更多患者?！标愌├f。